深海系缆动张力的超谐动力响应.pdf

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1、第16卷第7期2012年7月船舶力学JournalofShipMechanicsVoLl6No．7Jul．2012文章编号：1007-7294(2012)07--0804--08深海系缆动张力的超谐动力响应张若瑜1，唐友刚1，宋吉哲2，刘利琴1(1天津大学建筑工程学院暨港口与海洋工程教育部重点实验室，天津300072；2中国船级社天津分社，天津300457)摘要：文章考虑深水系缆的拉伸和弯曲变形，取正交坐标和切向量描述任意结点的6个广义位移，考虑缆变形的几何非线性和水动力影响，基于细长杆理论推导缆索的单元刚度矩阵，引入单元内张力一致假设。推导出

2、12×12的非线性刚度矩阵，并与有限元软件对接。针对1800m水深平台的系缆，考虑系缆端点垂荡运动，以及端点垂荡、横荡和诲流作用两种状态下系泊系统的动力响应。计算结果表明。端点运动和海流作用，引起系缆系统的二倍超谐动力响应，并且随着流速增大，系缆超谐动力响应增大，系缆的超谐动张力分量对于缆索疲劳累积损伤具有重要影响，在系缆疲劳分析时应该予以考虑。关键词：细长杆理论；有限元法；系泊系统；动张力中图分类号：U674．38+1文献标识码：AAnalysisofdynamictensionnonlinearcharacteristicsformoori

3、ngsysteminthedeepwaterZHANGRuo．-yul，TANGYou-gang1，SONGJi-zhe2,LIULi-．qinl(1SchoolofCivilEngineering＆KeyLaboratoryofHarbor＆OceanEngirleeringMinistryofEducation，Ti觚jinUniversity，Ti肌jin300072，China；2ChinaClassificationSociety，Ti锄jin300457，China)Abstract：Byconsideringtheextensio

4、nandbendingdeformationofcableinthedeepsea，the6generalizeddisplacementsofthenodesaredescribedbyrectangularcoordinateandtheirtangentvector．Thehypothesisthattensionintheelementwillnotbechangedisadopted．The12x12nonlinearstiffnessmatrixisobtainedbasedontherodtheoryconsideringtheg

5、eometricnonlinearityandtheeffectofwaterdynamicandthee1．ementcanbecalledbygeneralfiniteelementsoftware．Thedynamicresponsesofmooringsystemunderheavemotionattheendofcablearecalculatedandthedynamicresponseunderheave，swayandfluid—dragforceiscalculated，too．Theresultsshowthat2-time

6、ssuper-harmonicresponseofmooringsystemiscausedbythemotionofupperpointandtheeffectoffluid，andwiththeincreaseoffluidvelocity，thesuper—har-monicresponseofthesystemincreases．Thesuper—harmonicresponsecomponenthassignificantinfluenceonfatiguecumulativedamageofcable，andshouldbecons

7、ideredinthefatigueanalysis．Keywords：slenderrodtheory；finiteelementmethod；mooringsystem；dynamictension1引言Spar平台主体在风浪流的作用下一旦遇到极端海况，则会引起平台发生大幅运动，一般认为，平收稿日期：2011-06—10修改日期：2011-09—06基金项目：。863”高技术研究发履计划资助项目(2007AAogz304)；国家自然科学基金资助项目(50879057)；国家自然科学基金重点资助项目(50639030)作者简介：张若瑜(198

8、1-)，女，博士．E-maihztyu@163．coin；唐友刚(1952一)，男，教授，博士生导师。第7期张若瑜等：深海系缆动张力的超谐动力⋯台浮体